тепловозного дизеля, полного КПД и мощности тепловоза

Тепловозный дизель с тактностью τ = 4 и числом цилиндров i = 12 развивает эффективную мощность N_e = 1500 кВ при частоте вращения коленчатого вала n = 17,5 об/с. Диаметр цилиндра D = 0,240 м; ход поршня s = 0,26 м; удельный эффективный расход топлива b_е = 0,208 кг/(кВт*ч); Механический КПД дизеля η_м =0,90; КПД передачи тепловоза с учётом расхода энергии на вспомогательное оборудование η_пер =0,82; низшая теплота сгорания дизельного топлива Q^P_H = 42500 кДж/кг.

Определить:

1. Среднее эффективное p_c и среднее индикаторное р_i давления МПа;

2. Среднюю скорость поршня с_т м/с;

3. Часовой расход топлива В кг/ч;

4. Количество топлива, подаваемое в цилиндр за каждый цикл q г/цикл;

5. Эффективный η_е и индикаторный η_i КПД двигателя;

6. Удельный индикаторный расход топлива b_t кг/(кВт*ч);

7. Полный КПД тепловоза Y _т ;

8. Касательную мощность тепловоза N ^т _к кВт.;

 

Среднее эффективное давление и средняя скорость поршня являются важнейшими параметрами двигателя внутреннего сгорания, определяющими его форсировку. т. е. мощность, снимаемую с единицы рабочего объема цилиндров.

Среднее эффективное давление р_е характеризует полезную мощность двигателя, отнесенную к фланцу коленчатого вала, а среднее индикаторное давление р_i соответствует удельной мощности, реализуемой в цилиндре двигателя (т. е. не учитывает механических потерь - на трение и мощности, затрачиваемой на привод вспомогательных механизмов). В современных четырехтактных тепловозных дизелях с наддувом среднее эффективное давление составляет 1,0—1,85 МПа, а в двухтактных—0,8—1,1 МПа.

Средняя скорость поршня характеризует конструкцию двигателя с точки зрения тепловой и динамической напряженности, а также интенсивности износа деталей. В современных тепловозных дизелях средняя скорость поршня 7— 10 м/с (при больших значениях этой скорости резко возрастает интенсивность износа трущихся частей, что понижает надежность и срок службы двигателей).

Удельные индикаторный и эффективный расходы топлива, так же как и -индикаторный и эффективный коэффициенты полезного действия, характеризуют степень совершенства и преобразования химической энергии топлива в механическую в тепловом двигателе (соответственно в цилиндре и на фланце коленчатого вала). В этом отношении дизель—наиболее совершенная тепловая машина: он имеет самый высокий КПД из всех существующих тепловых двигателей. Эффективный КПД современных тепловозных дизелей составляет 0,39—0,42 (т. е. 39—42%).

1. Среднее эффективное давление в МПа может быть найдено по формуле:

 

 

 

 

Где: N_e, i, n, τ – заданы в исходных даных

V_h - рабочий объём одного цилиндра в м³ определяется по формуле:

 

 

 

Среднее индикаторное давление в МПа

МПа

 

2. Средняя скорость поршня в м/с: Сm=2sn=2×0,270×17,5=9,45 м/c 3. Часовой расход топлива дизелем в кг/ч: B=0,208×1500=312 кг/ч 4. Количество топлива в г., подаваемого в цилиндр за каждый цикл: g

 

5. Эффективный коэффициент полезного действия дизеля:

Где: Q^P_H = — низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг;

b_е — удельный эффективный расход топлива дизелем, кг/(кВт*ч) Индикаторный КПД подсчитывается по формуле: =0,45 6.Удельный индикаторный расход топлива в кг/кВт* ч кг/кВт* ч

 

7. Полный КПД тепловоза: Y _т =η_e*η_{пер =0,41×0,82=0,34}

8. Касательная мощность тепловоза (на ободе движущихся колёс):

N ^т _к=N_e*η_пер кВт